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BIO连接器与NIO连接器的对比测试

2019-01-23 09:49 ? 次阅读
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前面两节,我们分别看了BIO和NIO的两种模式Tomcat的实现方式。

BIO的方式,就是传统的一线程,一请求的模式,也就是说,当同时又1000个请求过来,如果Tomcat设置了最大Accept线程数为500,那么第一批的500个线程直接进入线程池中进行执行,而其余500个根据Accept的限制的数量在服务器端的操作系统的内核位置的socket缓冲区进行阻塞,一直到前面500个线程处理完了之后,Acceptor组件再逐步的放进来。

分析一下,这种模式的BIO的好处,可以让一个请求在cpu轮转时间片切换中最大限度的执行,如果业务请求不是很长时间的事务处理,通常在一个时间片内肯定能做完当前的请求,这样的效率算是相当的高了,因为其减少了最耗时也是最头疼的线程上下文切换;

1.但是,如果事务执行比较长的时间,例如等待一个IO数据库的操作,那么这个工作线程就会根据cpu轮转不断的进行切换,因为请求数在大并发中很多,所以不得不设置一个很高的Accept线程数,那么从cpu的耗费的资源上来看,甚至有70%的时间浪费在线程切换中,而没有真正的时间去做请求处理和业务,这是第一个问题。

2.其次,BIO每一次链接的建立和释放都需要重新来过一遍,例如一个socket进来之后,通常会对其SocketOptions的属性进行设置,包括各种Connector中配置都要与其进行一一对应,加上前面说的socket的建立,很多请求通道的资源的初始化都得重新创建,得不到复用,这个是第二个问题。

3.最后,BIO方式网络IO的阻塞等待是会让Accept线程工作效率降低很多的。

所以,基于这3个问题,特别是最后一个问题,引出了NIO的模型。

NIO的架构分为三个线程池,这里再次梳理一下:

1.Acceptor专门接socket请求,当发现又请求进来后,基于Tomcat配置的SocketOpTIons和一些属性的设置完毕,包装成SocketChannel,也就是NIO的socket通道抽象,塞入PollerEvent直接扔到队列当中;

2.Poller线程从队列中挨个获取PollerEvent,调用Poller线程自己持有的selector选择器,注册SocketChannel到当前的selector选择器中,然后进行selectKey的工作,这样Acceptor传递过来的SocketChannel中感兴趣的事件,就会被轮询出来,当接收事件接收之后,需要注册OP_READ事件或者OP_WRITE事件,当OP_READ事件或者OP_WRITE事件发生时,开始调用工作线程池;

3.工作线程池就是SocketProcessor,这个就是具体的工作线程,SocketProcessor的任务就是Poller线程从SocketChannel通道中轮询出来的数据包,进行解析,传递给后端的handler进行http的解析,解析出来的Request,Reponse对象,,直接调用CoyoteAdapter传递到后端的容器,通过Mapper,映射到对应的业务Servlet中。可以看到,从SocketProcessor一直到最终的业务Servlet实现,这些都是一个线程,这个线程就是工作线程。

对比Tomcat的BIO的架构,因为没有selector轮询的操作,所以并没有Poller线程,BIO中的Acceptor线程的作用依然是对socket简单的处理和属性包装,然后将socket直接扔到工作线程中来。NIO相当于是多了一个线程池,从流程上来讲,应该是多了一道手续,但是通过NIO本身基于事件触发的机制造成,Acceptor线程没必要设置的过多,这样从线程的数量上来看,大大的减少线程切换的频率,其次基于事件进行触发,将Acceptor线程执行效率中的网络IO延迟降低到最低,大大提升了Acceptor线程的执行效率。从这两点上来看,Tomcat的NIO在前面分析的BIO的三个问题中第一个问题,和第三个问题都有所改善,特别是第三个问题,全面进行了升级。

但是,对于BIO中的第一个问题,由后端事务时间过长导致工作线程池一直在运行,并且运行在一个高峰的数值,不断的进行切换,这种问题,NIO通道也没办法进行处理,这个是由业务来决定的,NIO只能保证降低的是Acceptor线程线程数,对业务帮助也是无能为力的,如果要提升这部分的效率,那就需要应用进行修改,优化JDBC和数据库,或者将业务切段来做,让事务时间尽量控制在一个可控的范畴之内。

对于第二个问题,无论是单纯的NIO和BIO通道都没有办法进行解决,但是HTTP协议中对链接的复用进行更新,在HTTP1.1中,这个keepalive是加到http请求头中的:

Keep-Alive: TImeout=5, max=100?
TImeout:过期时间5秒(对应httpd.conf里的参数是:KeepAliveTImeout);

max是最多能承受一百次请求的共享复用,就是在timeout时间内又有新的连接过来,同时max会自动减1,直到为0,强制断掉。?

对应的Tomcat的服务器端的配置:

BIO连接器与NIO连接器的对比测试

keepAliveTimeout:表示在下次请求过来之前,tomcat保持该连接多久。这就是说假如客户端不断有请求过来,且为超过过期时间,则该连接将一直保持。

maxKeepAliveRequests:表示该连接最大支持的请求数。超过该请求数的连接也将被关闭(此时就会返回一个Connection: close头给客户端)。

如果配置了上述的内容,可以解决BIO上面提出的第二个问题,当一个页面中的第一个请求后,后面的连接可以复用这个socket或者是socketchannel,不用再accept三次握手或者SSL握手了,相当于高效的推动了整体Tomcat的时间链条的处理效率,而对于keepAlive属性的加入,通过BIO和NIO对比测试发现,相当于放大了NIO的优势,导致NIO的测试结果要明显高于BIO一个水平线上,这也就是目前http1.1协议中,为什么Tomcat后续版本默认就是NIO的原因;而如果没有keepAlive属性加入,在大多数的场景下,NIO并没有拉开与BIO太大的差距,甚至有一些场景上,Tomcat的BIO模式反倒是比NIO要高;

这里单纯的对比性能没有任何的意义,因为性能测试是测试在不同应用类型,不同硬件环境,不同软甲版本,甚至是不同jdk性能差异都很大,客观因素很多,而且Tomcat的web服务器目前在企业应用或者是互联网应用上来看,都是其链条中的微小的时间占比环节,甚至有的长事务处理链条中,Tomcat这块占比不到1%,当然对于学习和研究,更高更快更强是技术追求的目的,这个就另当别论了。

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未来几年连接器技术的六大发展趋势详解

对消费者而言,连接器这个产品可能很陌生,但它却是电子工程师最常用的一款产品。连接器是多数电子产品中不...

发表于 2019-01-23 16:57 ? 335次阅读
未来几年连接器技术的六大发展趋势详解

长虹华丰为嫦娥四号发射配套了各类连接器 助力嫦娥...

12月8日2时23分,我国在西昌卫星发射中心用长征三号乙运载火箭成功发射嫦娥四号探测器,开启了月球探...

发表于 2019-01-23 16:55 ? 194次阅读
长虹华丰为嫦娥四号发射配套了各类连接器 助力嫦娥...

连接器的作用

作为电子产品中不可缺少的零部件产品,连接器在电子产品功能多样化、设计模块化的今天发挥着越来越重要的作...

发表于 2019-01-23 10:08 ? 657次阅读
连接器的作用

连接器的组成

接触件(contacts) 是连接器完成电连接功能的核心零件。一般由阳性接触件和阴性接触件组成接触对...

发表于 2019-01-23 10:03 ? 663次阅读
连接器的组成

Molex推出采用采用了有线可定制连接器端接方式...

Molex 发布三合一 (4G/Wi-Fi/GPS) 外部天线,为天线产品家族增添新产品。对于汽车和...

发表于 2019-01-23 09:33 ? 268次阅读
Molex推出采用采用了有线可定制连接器端接方式...

TE推出了全新系列的M12铁路连接器 可用于现场...

全球连接和传感领域的领军企业 TE Connectivity(TE),日前推出了全新系列的 M12 ...

发表于 2019-01-23 16:58 ? 134次阅读
TE推出了全新系列的M12铁路连接器 可用于现场...

浩亭电气专注于利用连接器助力工业设备小型化、数字...

近几届慕尼黑电子展上,除了分销商成为展会主力展商外,另一股来势汹涌的力量是连接器厂商,今年的展会也不...

发表于 2019-01-23 16:54 ? 321次阅读
浩亭电气专注于利用连接器助力工业设备小型化、数字...

随着电动汽车的发展 工业连接器行业也迎来了机会

虽然目前看来电动汽车任然有动力不足,安全性不高,充电不方便等等弊端,但是总的来说电动汽车已经成为新的...

发表于 2019-01-23 15:55 ? 747次阅读
随着电动汽车的发展 工业连接器行业也迎来了机会
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